晶闸管控制串联变压器型牵引网调压器研究

论文摘要

随着我国国民经济的高速发展,对铁路运输能力不断提出更高的要求,既有电气化铁道牵引负荷持续增长。不少线路,重负荷条件下牵引网电压水平过低,影响列车的正常牵引运行,限制了运量进一步增长。解决牵引网电压水平过低的最好办法是增大牵引变电所进线的系统容量和更换大容量的牵引变压器,但是这涉及到与电力系统的相互配合。在无法对牵引变电所进线和牵引变压器进行改造的情况下,从牵引供电系统内部找到一种科学合理的调压策略,对于解决网压过低的问题应该说是一种投资小、见效快的方案。通过对我国现有的几种牵引网调压技术,包括变压器分接头无载调压、增设有载调压变压器、串联电容补偿、并联补偿等,在设备结构和性能方面进行了比较,并简要分析了它们的优缺点,结合我国电气化铁道状况和交流牵引负荷的特点,本文提出一种新的解决方案,即,晶闸管控制串联变压器型（TCST）牵引网调压器,以期达到更好的调压效果。这种牵引网调压器具有结构简单可靠,响应速度快的特点,能够有效提高牵引网电压水平2～4kV。本文对此方案的实现原理、电路拓扑结构、控制策略进行了研究。结合电气化铁道负荷变化剧烈、网压波动大的特点,制定了电压调整控制策略,给出了流程图,并用C++编写了控制策略测试软件,对实测的变电所数据进行了分析处理,验证了控制策略有效性。设计并制作了基于TMS320F2812数字信号处理器的数字化控制系统,并采用C语言编写相应的控制软件。最后采用MATLAB软件对系统进行了仿真,仿真结果验证了该装置良好的电压补偿能力,并根据仿真给出了主电路的指导参数。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 选题背景
• 1.2 电气化铁路改善网压措施
• 1.3 国内外技术现状
• 1.4 调压装置的意义
• 1.5 本论文的主要工作
• 2 电气化铁道电压损失及改善措施
• 2.1 电气化铁道牵引供电系统结构
• 2.2 交流牵引负荷的特点
• 2.3 我国电气化铁道存在的问题
• 2.4 电压损失分析
• 2.4.1 电力系统的电压损失
• 2.4.2 牵引变电所的电压损失
• 2.4.3 牵引网的电压损失
• 2.5 现有调压方案研究
• 2.5.1 主变压器分接头调压
• 2.5.2 增设有载自耦变压器
• 2.5.3 串联电容补偿
• 2.5.4 并联补偿
• 2.5 目前现有解决方案的总结
• 3 晶闸管控制串联变压器型调压器原理
• 3.1 主电路方案设计
• 3.1.1 直接供电方式调压器主电路设计
• 3.1.2 AT供电方式调压器主电路设计
• 3.2 变压器选型
• 3.3 晶闸管特性分析
• 3.3.1 开关过程分析
• 3.3.2 晶闸管触发方式选择
• 3.3.3 晶闸管保护措施
• 3.4 调压系统建模和仿真
• 3.4.1 系统建模
• 3.4.2 仿真波形分析
• 3.4.3 仿真结果分析
• 4 控制策略研究
• 4.1 电压调整策略
• 4.2 晶闸管投切时序策略
• 4.3 保护策略
• 4.4 控制策略实验
• 4.4.1 实验环境
• 4.4.2 实验数据分析
• 5 控制器设计
• 5.1 硬件平台设计
• 5.1.1 控制板
• 5.1.2 信号检测与调理电路
• 5.1.3 晶闸管触发驱动电路
• 5.1.4 DSP系统扩展
• 5.1.6 硬件抗干扰设计
• 5.2 软件设计
• 5.2.1 主程序设计
• 5.2.2 采样算法
• 5.2.3 提高采样精度措施
• 5.2.4 软件抗干扰设计
• 6. 总结
• 参考文献
• 作者简介
• 学位论文数据集